宁刚
四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638000
摘要：本文作者依据汽轮机通流量计算的斯托多拉流量锥三维曲线，经过简化而来的弗留格尔公式，从20世纪90年代开始在新投产单元机组上实施应用，此科研课题曾经过专家鉴定，获得原电力部科技成果奖。经过几十年的推广应用表明，该测量方法完全能够满足机组的运行监视和单元机组机炉协调控制系统需求。
关键词：汽轮机；测量；蒸气流量
1 测量原理
汽轮机制造完毕以后，其级组通流状态与其机组前后蒸汽介质的状态参数存在一定的函数关系。简单形象地说，汽轮机的每一级都是一个能量转化的节流元件，在热能通过叶片改变流速（流速是矢量，包括方向）转化为动能的那一刻，就把一部分热能转化为动能，产生焓变或者是熵变。研究中，对汽轮机内的每一级组均视为当量喷嘴，按照能量转换的守恒定律，很容易得出以下状态前后各参数的方程公式，也就是通常所用的斯托多拉流量锥。
在工况变动时，其级组前后的压力、温度与流量的关系，可用斯托多拉流量锥表示，通常所用的解析关系为：
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2 设计参数选择
根据上述关系式，按照机组的设计工况，即可求得压力与流量的对应关系，并且以此来确定压力变送器与显示仪表的对应量程范围。
1990年包头二电厂7号机组的设计工况：
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3.1 测量系统构成
该测量系统比较简单，仅由一台压力变送器，配之以相应的显示仪表，如图1所示。
根据测量所依据的关系式，可得变送器及显示仪的校验数据，具体见表2。
3.2 运行及使用情况
该测量系统投入运行后，一直在原包头第二热电厂连续稳定地运行。从使用角度来看，总结有以下特点：
1）在滑压运行及额定工况下，能够满足运行人员的全程监视。
2）在负荷变动时，能够迅速地反映出负荷的变动趋向及变动幅度。
3）针对火电厂的特点，将汽轮机固有的级组当量喷嘴用来测量汽机的进汽量，因此不用再增设节流元件，减少了锅炉初蒸汽的压力损失，有效地间接减少了发电煤耗。
4）采用平、乙两联箱供汽的锅炉，可直接测得主汽流量，便于运行监视或作为协调控制系统的采样信号直接控制燃烧。
5）测量系统简单，便于维护并能满足长期稳定运行。
6）在DCS系统模块里，方便进行温度补偿的开方运算。
3.3 存在的问题
1）测量精度受诸多因素影响，如公式的近似简化、级后温度变化及汽机通流面积（结垢）变化等。所以，各因素带来的误差还需进一步修正，以提高测量精度。
2）标准化问题。在适应热工测量方面，汽轮机机组的设计制造尚没有标准化、规范化的技术文件。因此，每台机组都要通过试验测取流量与级内状态参数之间的实际关系，不利于对其的标定校验。
3.4 运行统计纷析
经过近年的推广运行，将其测量结果与原有的节流式差压流量计的测量结果进行对比，对各不同时期统计数值得出如下结果：
1）节流法与应用速度级法测量，在工况变动中，两者的变动速率不同。在电负荷变化的扰动下，速度级测量较节流法反应迅速，以致于两者的变化过程存在着时间差。所以在统计以上数据时，尽可能在负荷稳定的情况下进行比较分析，读取测量数据。
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2）显示所用的仪表态是数字仪表，所以存在约±2个字的量化误差。
3）由表2可以得出，在额定工况时误差最小，基本为零。在负荷大于额定工况时，其误差为正值；当负荷低于额定工况时，其误差为负值，且偏离额定工况愈多，误差绝对值愈大。
5 结语
这一实验研究方法，经过近30年的推广应用，得到了汽轮机制造厂和电力设计院的采用和认可，也得到了电厂运行实践的考验，是一种简单易行的测量手段。更为主要的是，作为把一次石化能源转化为二次电力能源的热力生产过程，每年节省数以万计的石化能源，其效益通过单元机组的热焓可以算出来，在此不做重点罗列，以下就实验结果概述几点：
1）当初试验研究者侧重于测量方法，对于所选择的测量仪表非常简单。因此，没有引入温度补偿功能。
2）该测量方法作为机组的滑压运行监视是非常简便的，在汽轮机流道结垢或其它异常运行情况下，应采取必要的修正。
3）希望在汽轮机制造中，双列速度级设计制造标准化，逐步适应热力参数测量的要求。
编者注：本文系作者卢有成于1990年在内蒙古包头第二热电厂的科研项目，经过鉴定和现场试验，证明是个好的节能降耗方法，曾获得原电力部的科技成果奖，现为了更好地进一步推广应用，特此由作者卢鑫和卢津根据试验项目负责人卢有成提供的原始资料归纳整理总结，以餐读者。
参考文献
[1]华中工学院翦天聪主编.汽轮机原理[M].北京:水利电力出版社,1985.
[2]沈维道,童钧耕主编.工程热力学:第4版[M].北京:高等教育出版社,2007.
[3]卢有成.火电厂节能技术新途径[J].内蒙古电力技术,1998(5).